Йенс Зентген - От звезды до росинки. 120 удивительных явлений природы

Каждый опыт – приглашение открыть что-то новое, а для этого существуют две стратегии: поиск и испытание. Поиск – это познание, которое ничего не изменяет, испытание – это изменение, стремящееся к познанию. Без этих двух стратегий немыслим прогресс в области естественных наук, и мы, любознательные существа, осваиваем обе стратегии с колыбели.

Еще детьми мы начинаем искать и ставить опыты. Поиск и испытание – жизненная стихия естественных наук; они способны принимать различные формы, расширяться, совершенствоваться. Древнейшая отрасль естествознания, занимающаяся познанием, – астрономия; древнейшая и все еще прекрасная отрасль естествознания, занимающаяся испытаниями, – химия. В зависимости от методов исследования можно выделить две разновидности естественных наук: полевые, занимающиеся познанием, и лабораторные, занимающиеся испытаниями – опытами. В последнее время между ними возникло тесное сотрудничество. Лабораторные науки вышли в поле, а полевые начали обзаводиться лабораториями. Поиск дал стимул к развитию сложных методов измерения, а на основе испытаний возник естественнонаучный эксперимент, который анализирует ситуацию, раскладывая ее на факторы и целенаправленно комбинируя их друг с другом. Несмотря на крайнюю технизированность научного исследования, все, кто к нему причастен, знают, как много в нем от детского познания. Когда американского микробиолога и нобелевского лауреата Альфреда Херши спросили, что в его понимании является высшим счастьем для ученого, он ответил: «Провести эксперимент, который удался, и делать это снова и снова». Эта фраза как нельзя более точно характеризует детское вдохновение исследователя. Благодаря этому среди первых микробиологов стало очень популярным крылатое выражение – быть в «раю Херши», т. е. разработать удачную экспериментальную систему.

Наши эксперименты и феномены не требуют применения специальных приборов: ни телескопов, ни микроскопов, ни пробирок, ни даже биноклей или увеличительных стекол. Не потому, что я против приборов. Просто вначале намного целесообразнее наблюдать и слушать невооруженными органами чувств. Только после этого имеет смысл пользоваться приборами.

Некоторые взаимосвязи наблюдатель может распознать с помощью специальных технологий; другие же взаимосвязи воспримет лишь тот, кто откажется от использования этих технологий. Все знают, что даже с помощью обычного бинокля можно разглядеть в ночном небе то, чего простым глазом не увидишь. Куда менее известен тот факт, что существуют значимые с точки зрения естественных наук феномены, обнаружить которые можно только невооруженными органами чувств. При использовании какого-либо прибора они не просто теряют четкость очертаний, а исчезают вовсе. Например, рассматривая небо через телескоп, метеоритов не увидишь. Однако тот, кто привык любоваться ночным небом, не прибегая к помощи оптических средств, часто замечает на нем метеориты, а иногда, если повезет, и настоящие огненные шары. Такое простое и в то же время важное космологическое явление, как Млечный Путь, тоже не обнаружишь с помощью бинокля. А вот невооруженным глазом Млечный Путь увидеть легко – если только не мешает рассеянный свет.

Чувственное восприятие по сей день не утратило своего значения для естествознания. В лесах, пустынях, горах, океанах ученый-естествоиспытатель становится настоящим индейцем, способным уловить тончайшие проявления сущности отдельных феноменов. Самые незаметные предметы готовы поведать ему целые истории, недоступные другим. Именно к таким предметам он относится с особым вниманием. Некоторые феномены можно увидеть только при свете послеполуденного солнца, а не при искусственном освещении, другие же хорошо различимы лишь при свете луны.

Глубоко заблуждается тот, кто считает, будто результаты научного исследования, полученные путем простого наблюдения и элементарных математических вычислений, не имеют большого значения. Половина центральных естественнонаучных теорий была разработана без использования высоких технологий и высшей математики. В качестве примера назову лишь классическую астрономию Солнечной системы, классическую теорию эволюции, открытие глубинного геологического времени и концепцию дрейфующих континентов. Качество результатов исследования не находится в пропорциональной зависимости от степени сложности приборов и используемых математических расчетов.

Вполне правомерен даже такой вопрос: если бы исследователи располагали в то время дорогостоящим оборудованием, которое сейчас есть на каждой кафедре физики и химии, – не затормозило ли бы это развитие естественных наук? Если бы Николай Коперник, благодаря которому мы узнали, что Земля вращается вокруг Солнца, мог обрабатывать данные своих наблюдений за звездами и планетами посредством мощного компьютера, его революционная книга никогда не была бы написана. Потому что компьютеру безразлично, должен ли он произвести большое количество сложных расчетов или несколько простых: результат появится на экране в миллионные доли секунды. И Копернику никогда бы не пришло в голову заменить сложную систему простой. Кстати говоря, у него даже телескопа не было!

И в наши дни, когда в естественных науках стала широко применяться техника, во многих дисциплинах, например в геологии, биологии, географии или метеорологии (это лишь несколько примеров), без обостренного чувственного восприятия не обойтись. И развивать его сейчас важнее, чем когда-либо прежде.

Поэтому в нашей книге действует правило: чем дольше мы заново учимся наблюдать, вслушиваться и осязать, принюхиваться и пробовать на вкус, тем глубже мы познаем мир. А если время от времени нам будет требоваться какое-либо подручное средство, то лишь такое, которое найдется в каждом доме – в кухне или подвале, или же его можно дешево купить в ближайшем супермаркете или зоомагазине.

В этом смысле наши эксперименты не требуют чего-то особенного. Иногда, конечно, понадобятся терпение и фантазия. Важно по несколько раз пробовать тот или иной способ и импровизировать, если что-то не получается. Настоящего естествоиспытателя не нужно подгонять, он сам прокладывает себе путь. Он эмпирик. Можно даже сказать – пират. У этих слов общий корень – греческое слово peiran, которое значит «пытаться», «отваживаться». Естествоиспытателя тоже привлекает все новое, а не привычная и потому удобная повседневная рутина. Поэтому он, по меткому выражению Бенджамина Франклина, американского естествоиспытателя и государственного деятеля, должен уметь пилить сверлом и сверлить пилой.

Неотъемлемым элементом большинства естественных наук является математика. В сочетании с четко определенными понятиями она помогает более точно формулировать вопросы и давать на них однозначные ответы. Но опять-таки это не означает, что чем сложнее математика, тем значительнее результат. Чтобы ставить вопросы и отвечать на них, достаточно таблицы умножения и чуть-чуть геометрии.